500kV油浸式電力變壓器試驗探究

國家電投集團貴州金元股份有限公司 馬 強

現在是電氣化的時代，各行各業的發展離不開電力的發展，因此保證供電的可靠性是非常重要的問題。如果電力供應出現問題，許多行業都會受到影響。電力變壓器作為電力系統的重要組成部分，起著不可替代的作用，因此對電力變壓器的維護和維修十分重要，而電力變壓器的試驗是對電力變壓器健康狀況的一個評估依據。

1 相關測量

1.1 繞組直流電阻的測量

測量變壓器繞組直流電阻所使用的方式通常是電橋法，雖然電橋法是使用電橋平衡的原理來測定直流電阻的，但這里使用的通常都是直流電橋。常見的電橋類型包括雙臂電橋、單臂電橋和高阻電橋。此外，還需根據實際工況而選擇不同的電橋類型來檢測。當被電阻≥10Ω時就必須采用單臂電橋，否則使用雙臂電橋。測量直流電阻時最好測量每相的電阻值，在特殊情況下，當中性點沒有引出線時，可計算線電阻而非相電阻來測定其直阻是否平衡，設備是否可以繼續投運。

在具體考察繞組絕緣和各個繞組電流回路絕緣狀況問題方面，可采用串行繞組直流穩壓電阻進行測量，以對繞組導線焊接組件、繞組導線斷面接股、繞道重組分段焊接整流開關、繞組導線匝間以及繞組絕緣導線接觸不良等各個組件故障情況進行有效反饋，從而對各組件的繞組直流穩壓電阻的工作平衡性、調壓整流開關的工作正確性等問題進行有效判斷。在具體考察變壓器繞組絕緣狀況方面，繞組直流穩壓電阻測量被公認是最為有效的測試手段之一，有時甚至被認為是有效判斷繞組電流控制回路絕緣連接好壞情況的唯一方法。

又比如對500kV的電力變壓器絕緣進行直流穩壓電阻測量試驗，發現不平衡率達到2.1%，比部頒標準的1%多出一倍多.經過分析，色譜無過熱故障，同時除了每年預試數據顯示的電阻不平衡外，沒有項目有異常。通過分析換算，猜測C相電阻值相對較大，判斷其有斷股問題。經過檢查，驗證此猜測，從而有效預防了事故的再度擴大。通過以上實例表明，在對回路缺陷發現方面，電力變壓器直流電阻測量起到重要作用。

注意事項：為充分考慮連接導線分壓的問題，連接導線的電阻要選得足夠小，轉換成直觀的處理辦法就是要選導線要足夠短并且要盡量粗一點；對電阻分壓的考慮，要把接觸電阻的阻值也要降到最低。直白地來講就是要保證導線的連接要可靠不能虛接觸，導線內虛接觸的電阻是很大的，這樣就很容易造成測量的不準確；類似于物理中講的測電阻的辦法，這里也要根據電阻阻值的大小選擇電流表內接還是外接的測量方法。

1.2 繞組絕緣電阻的測量

對于各種類型專用變壓器的整體繞組部件的絕緣性能評估只能通過試驗測試來判斷，采用此方法可檢測絕緣部件連接部分是否受潮、是否存在貫穿性部件缺陷，以及各絕緣連接部件中的絕緣材料表面是否存在故障。由于貫穿性絕緣部件缺陷主要表現為整體陶瓷件絕緣外殼破裂、貫穿性絕緣部件電阻短路、器身內外絕緣部件間存在銅線搭橋等物理因素。從而導致貫通性絕緣部件電阻短路等。一般而言，單純通過測量繞組整體絕緣試驗絕對值以及其電阻大小值計算整體繞組部件絕緣電阻，其試驗靈敏度和有效性都相對較低，無法對被試設備整體進行有效判斷。

注意事項：對于試驗前準備，應在試驗前將電力變壓器一側繞組短路，短路出線應與中性點接地線可靠連接；由于電阻是一個與溫度有關的物理量，所以也應考慮溫度對這里的影響。方法是等待變壓器停止運行后充分冷卻，然后再進行相應的測量；在測量過程中，剩余電荷也是一個很大的影響因素。為保證測量的準確性，采用的方法是放電。在認為沒有剩余電荷之前，通常需要將指定繞組放電超過3分鐘，此外接地放電也是人身安全的保證。

1.3 泄漏電流測量

泄漏電流測量的工作原理和絕緣線路電阻電流測量的原理類似，其用于檢測線路缺陷的基本性質也大體相同。然而進行泄漏電流測量時一般使用的是高壓電源整流供電設備為其提供直流電源，并且直接通過微安表來對實際泄漏電流值進行讀取。因此，相對于絕緣線路電阻電流測量，變壓器泄漏電流流量測定主要具有以下獨特性的特點：

采用的絕緣試驗電壓較高，且電壓可以進行隨意性的調節；泄漏電流測定通過微安表來實時進行電流檢測，具有較高的測量靈敏度，并且電流測量的過程簡單；泄漏電流測量所得出的電阻值同時可以實時進行對比換算，但兆歐表卻不行；可以用i=f(u)或i=f(t)的線性關系曲線圖來測量它的吸收比來判斷絕緣體的缺陷。一般情況下，關于泄漏電流的測量標準沒有具體規定，但和歷年的數據比較不存在明顯變化。

2 相關試驗

2.1 交流耐壓試驗

此試驗屬于破壞性絕緣試驗之一，可對電氣設備的絕緣性能缺陷問題進行檢查診斷，故是鑒定電氣設備的絕緣性能強度最嚴格、最有效和最直接的方法，它對判斷電氣設備絕緣能否能夠繼續安全投入正常運行使用，具有決定性的技術指導作用，同時也是保證電氣設備的絕緣性能強度一定水平，并避免發生電氣設備絕緣性能缺陷安全事故的重要檢測手段。通常在樣品進行絕緣測試前需對未經測試過的樣品首先進行絕緣電阻、吸收比，以及泄漏電流等試驗項目的相關條件測試，若所有試驗各項指標結果為合格。則測試樣品即可開展交流絕緣耐壓測試，否則須立即樣品進行及時處理，等所有試驗指標都完全測試合格后再重新交流耐壓試驗，以防產生絕緣破壞。

注意事項如下：

對交流耐壓試驗必須要確保接地的準確可靠，要不然很可能會有問題出現；對油浸電力變壓器的套管和入孔的所有能排氣的出口都必須要保持處在完全開放狀態，以免氣體殘余影響絕緣強度，從而導致危險的情況發生；對三相電力變壓器不必分相進行耐壓測試。不過還有一條規定是必須注意的，同側的三相引出線端必須在短接以后再進行測試，不然會損傷供電變壓器；在提高電壓的過程中，須嚴密注意各種儀器數據和變壓器狀況，看是不是出現了異常狀況。有危險情況發生就要及時地斷開供電，以最大限度地保障人的安全和設施的安全。

交流耐壓試驗的持續時間按照國家有關規定為1分鐘；關于電壓上升快慢的問題，必須要正確掌握。當電壓未超過試驗所需電壓的40%時，電壓的增加速率不得大于3%；當電力變壓器上所加的電壓超過40%后，盡可能地不要急停設備、切斷電源。以防止感應出大電壓，從而引起危險情況；被測量繞組的首尾端要短接，非被測量繞組的繞組也要正確的連接，以避免感應電傷人。

2.2 變比試驗

電力變壓器的變比測試試驗[1]，是測量實際電力變壓器設計參數的重要測試項目，主要用途是為檢驗三相繞組各個部分接點間的實際的電流誤差，是否都在生產規范和技術合同規定的允許范圍以內，繞組的各個部分連接引線與各連接開關間的連接準確性，以及繞向和接線端的標識的準確性等，都可采用此方式，另外還可確定并聯繞組的線圈匝數，同時也可驗證三相繞組的聯結組標號的準確性。具體的試驗方法為：電力變壓器的分接頭選擇中間擋位；對標準檔位的設置。這里對電力變壓器的標準擋位的設定指的是對電力變壓器中間擋位的設定。

注意事項：電力變壓器在進行變比試驗的階段時，一定要保證電力變壓器的接線準確，否則可能會有危險；對電力變壓器的連接繞組一定要判斷清楚。如變壓器連接組號還沒弄清楚，那么可能會造成變壓器的測量不準確；測試參數已達到試驗設定參數時要保持一段時間再進行數據記錄，防止由于時間較短出現誤差，造成測量的不準確。

2.3 介質損耗因數試驗

之所以對電力變壓器進行介質損耗因數（介損）試驗，是要看電力變壓器的絕緣是不是受潮，以及電力變壓器的絕緣油有無劣化、有沒有影響正常使用。須說明的是，雖然電力變壓器的介質損耗因數對絕緣老化和微小的結構缺陷的反映并不是十分敏感，于是對大容量的變壓器，通常要求測定的是變壓器繞組連同套管介質損耗角的正切值。本文采用的辦法是電壓平衡式西林電橋和介損測量專用儀器。測量介質損耗因數時，對于額定電壓為10kV以上的變壓器測試電壓為10kV，額定電壓為10kV以下的變壓器的測試電壓不應超過額定電壓。同時根據現場被試變壓器的實際接線情況，判斷接線測試方式使用正接法或反接法。

注意事項：對于介質損耗因數的測量，電壓可一次到位、也可在試驗期間分段加壓。兩種方法各有所長。分段加壓可確保在有危險時及時停止，防止危險發生，避免事故擴大。試驗電源的自身頻率對測試結果有很大影響，若頻率偏差過大會導致測量數據失真，故一般控制在50±5%赫茲。

3 結語

作為電力系統的重要組成部分，電力變壓器對原始電壓升降的有效處理和保證用戶安全用電方面起著重要作用。電力系統的各種故障都可能對電力變壓器的相關性能產生不良影響，因此需電力部門采取一些必要的措施來對故障進行預防和處理。通過對500kV油浸式電力變壓器繞組直流電阻的測量、繞組絕緣電阻的試驗、泄漏電流試驗、交流耐壓試驗、變比測試、介質損耗因數試驗進行了實驗研究，評估了解500kV油浸式電力變壓器的運行健康情況，對于電力變壓器的應用具有非常積極的意義。